JP2009543615A - 改良された医療用診断器具 - Google Patents

Abstract

患者の診断情報を作成するための可搬型システムにおいて、このシステムは、構成可能なインターフェースを有する可搬型の処理、入力、及び表示器具を具え、インターフェースは、聴診器、超音波スキャナ、耳鏡、検眼鏡を含む多くの単独型の器具の機能を提供する多数のプローブユニットのうちの一つと接続する。
【選択図】図４

Description

本発明は医療診断器具、特に、処理機能を具える可搬型医療用診断器具に関する。有効な分野には、音響機器、超音波スキャナ、耳鏡、検眼鏡、血液検査器具、内視鏡、心電図機器、皮膚病変検査器具、及びバイタルサイン検査器具を含むがこれに限定されない様々な医療用診断器具を含む。

医師及び獣医は、しばしば、病気を診断するために多くの検査や処置を患者に行う必要がある。病気の診断は、通常、いくつかの段階を必要とする。第１の段階は、一連の質問と簡単な診断検査である。この段階は、比較的高価ではなく実施され、患者のベッドサイド又は一般／家庭診療所で行われる。医師が問題を疑うか、確信がないか、又はさらなる情報が必要な場合、超音波画像診断、磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）、Ｘ線、又はコンピューター断層撮影を含む第２の段階の検査が行われうる。これらの検査は、より高価でありさらに侵襲性である。第３の段階の検査は、より明確な画像（Ｘ線、ＭＲＩ、ＣＡＴ、超音波）を得るために、患者内へ画像物質を注入するカテーテルを使用して行われうる。第４の段階は試験開腹を行いうる。

第１段階の検査における医師の正確さ及び能力が、医療制度全体の効率にかなり影響する。さらなる検査のための不必要な委託は、無駄と不必要な費用を生み出す。第１の段階の診断は、限定ではなく聴診、脈拍検出、耳と目の検査、血圧検査、目視検査、温度検出、神経検査、及び打診を含む。これらの検査は、個々の器具か、指、手、目、及び耳のいずれかを用いて行われる。いくつかの診断は、病気の指標を提供する結果を組み合わせた詳細な手順の個別の検査を必要とする。

予診中に医師が使用する器具は、聴診器、耳鏡、検眼鏡、体温計、圧力検出器、及び神経学のキットを含む。他の方法は、動脈拍動を検出するための触診、糖検査、皮下構造を検出するための打診（打診法及び音特性の聴音）及び触診、及び頸静脈の静脈圧及び特性を検査するための目視検査を含む。

これらの器具は全て、可搬型であるとき個別に運ばれて収納されなければならない。ここで、多くは、電子又は電気特性を具えており、これらはそれぞれの器具用のバッテリ電源及び一般的に分離したバッテリ充電器を必要とする。器具が移動式ではないか、運ぶことが容易ではないとき、これらを患者のもとへ持って行くことを難しくし、第１の段階でこのような器具を使わなくし、不必要なさらなる検査の一因となる。

診断業務を実行性を増大することは、費用及び患者の治療において利点である。これらを調査中、医師がデータや画像を簡単に記録できることは、特定の状態を参照し観察するために非常に有用である。特定の状況下において、医師が、同業者と音声で連絡をとりつつ遠隔地で同業者に音声又は視覚的なデータを伝える事ができることはかなり有益である。

従来技術は、いくつかの電子バージョンを含む聴診するための多くの聴診器を包含している。第１の電子聴診器は、トランジスタ（米国特許第３１８２１２９号）と同じ時期に現れ、（米国特許第４１７０７１７号、米国特許第４５９８４１７号、米国特許第６１３４３３１号）以来多くの改良品が現れている。いくつかの従来技術は、Ｓｔｅｔｈｏｇｒａｐｈｉｃｓ, Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｅｌｅｃａｒｅ Ｉｎｃ,及びＣａｒｄｉｏｎｉｃｓ Ｉｎｃによって製造された器具など、遠隔医療又はさらなる診断を可能にするように他の器具とのインターフェースを具えている。他の製造業者は、米国特許第５９６００８９号によって扱われたＳｔｅｔｈｏｄｏｐなどクリップ留めのモジュールによるいくつかの追加の機能性を含んでおり、また、米国特許第６１０６４７２号は超音波の聴診器を開示している。これらの器具は全て単一の機能であり、代替的に診断処置を行うように構成することはできない。

超音波システムは、従来、大きく嵩張る器具であった。近年の発展により、Ｓｏｎｏｓｉｔｅ ｌｎｃ （米国特許第５，７２２，４１２号及び米国特許第６，１２６，６０８号）、Ｔｅｒａｓｏｎ ｌｎｃ（米国特許第６１０６４７２号）、及びＰｉｅ Ｍｅｄｉｃａｌ（米国特許第６１２６６０８号）などの製造業者によって生産されるいくつかの可搬型の超音波器具がみられる。これらの器具は、超音波器具専用であり、代替的な診断機能を実装せず、医師が簡単に運べる重さ又は大きさではない。

単一機能の耳鏡及び検眼鏡タイプの効きが何年もこの分野で広く用いられてきた。近年では、カメラを封入した単一の機能のディジタル式の耳鏡が開発された。これらの器具は、医師によって運ばれる他の器具と独立しており、これら自体のバッテリパック、再充電電源、及び運搬ケースを必要とする。

いくつかのセンサ／プロセッサの組合せが開発されている。Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃｓ（米国特許第６，６４１，５３３号）、及びＢａｙｅｒ（米国特許第６，６０４，０５０号）は、背景技術にあるが、センサシステムが、個人用データ補助装置（ＰＤＡ）など処理システムにインターフェース接続されている。これらのシステムは、これらの適応性に制限され、通常、１又はわずかなアプリケーションをサポートする。

ＰＤＡは、医学界において一般に普及して使用されており、外部の器具に取り付けるための多くの異なるインターフェースを設けている。このインターフェースは、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ）、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄａｔａ（ＳＤ／ＳＤＩＯ）及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ（ＵＳＢ）を含む。提供されるインターフェースは一つも、これらが十分に強靱ではないために医学的用途に適しておらず、低速インターフェースと高速インターフェースの両方を接続するための電力効率の良い手段を提供しない。

現在、医師は、患者を評価し診断する少数の個別の可搬型器具及び手動法を使用している。これらの器具は、聴診器、体温計、血圧計カフ、打診、及び目視検査を具えている。可搬型の超音波器具が現在開発されているが、これらは比較的嵩張り、個別の医師を目的とするものではない。

本発明の一形態において、ディスプレイ及び処理ユニットと；医療診断データを作成するよう構成された少なくとも１のプローブユニットと；それぞれが異なる医療診断機能を具え、通常、ディスプレイ及び処理ユニットと通信するために、実装される異なる通信及び制御プロトコルを必要とする、複数のプローブユニットのうちの選択された一つをディスプレイ及び処理ユニットに接続するよう構成されたインターフェースと；を具え、インターフェースは、使用中、当該インターフェースを構成するためのユーザの動作なしに、選択されたプローブユニットがディスプレイ及び処理ユニットに接続できるよう構成可能であり；ディスプレイ及び処理ユニットは、接続されたプローブユニットから診断データを受信し、診断データの特性に適した方法でデータを処理し、分析し、表示するように構成される可搬型の医療診断器具を提供する。

ディスプレイ及び処理ユニットは、プローブユニットとほぼ同じ大きさ及び重さであり；インターフェースの物理層が、ユーザの首周りに器具を配置する手段を提供するのに十分な長さの伝送ケーブルを具えることが好ましい。

インターフェースは、診断データをプローブユニットからディスプレイ及び処理ユニットへ伝送する少なくとも１の診断データ接続を具えており、当該データ接続が、データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルのうちの少なくとも一方が使用時に設定されることができるように構成されていることが好ましい。

インターフェースがさらに、プローブユニットが接続されたときに診断データ接続が設定されることができるように、プローブユニットからディスプレイ及び処理ユニットへの診断データ接続に必要なデータ伝送速度及びデータ伝送プロトコルに関する情報を通信するように構成された固定の速度及びプロトコルの制御データ接続を具えることが好ましい。

さらなる形態において、本発明は、ディスプレイ及び処理ユニットとともに使用するための診断機能を有するプローブユニットにおいて、医療診断データを収集するように構成されたセンサと、ディスプレイ及び処理ユニットへのプローブユニット及びその診断機能を識別するために、ディスプレイ及び処理ユニットに通信されるように構成されたデータを保存するデータ保存装置と、プローブユニットをディスプレイ及び処理ユニットに取り外し可能に接続するよう構成されたインターフェースであって、ディスプレイ及び処理ユニットと通信するのに適合された固定速度及びプロトコルの第１のデータ接続を具えるインターフェースとを具えるプローブユニットを提供する。

インターフェースがさらに、診断データをプローブユニットからディスプレイ及び処理ユニットへ伝送する少なくとも１の診断データ接続を具えており、当該データ接続が、データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルのうちの少なくとも一方が使用時に設定されることができるように構成されていることが好ましい。

第１のデータ接続が、プローブユニットが接続されたときに診断データ接続が設定されることができるように、プローブユニットからディスプレイ及び処理ユニットへの診断データ接続に必要なデータ伝送速度及びデータ伝送プロトコルに関する情報を通信するように構成された固定の速度及びプロトコルの制御データ接続であることが好ましい。

図１は、本発明の医療診断器具の好適な実施例を示している。 図２は、使用中の図１の実施例の説明図である。 図３は、ユーザによって運ばれる図１の実施例の説明図である。 図４は、本発明のさらなる実施例であり、様々なプラグを着脱可能なプローブユニットを示している。 図５は、好適な実施例のＤＰＵの実装の一形態の概略ブロック図である。 図６は、画像取込器具であるプローブユニットの一実施例である。 図７は、図６の実施例の概略ブロック図である。 図８は、超音波スキャナ診断プローブの簡略化したブロック図である。

図１を参照すると、ベッドサイドで医師が用いる可搬型の診断器具が示されている。ケーブル３を介して診断プローブユニット２に連結された可搬型ディスプレイ及び処理ユニット（ＤＰＵ）１が示されている。ケーブルは、プラグ及びソケット配列７を介してＤＰＵに取り付けられている。他の実施例において、プラグ及びソケットは、ケーブルのプローブユニット端部に位置してもよいし、ケーブルの各端部に提供されてもよい。

１又はそれ以上の診断機能を提供する様々な種類のセンサを組み込んでいる様々な診断プローブユニットをＤＰＵに取り付けることができる。ＤＰＵは、構成可能（プログラム可能）なインターフェースを提供し、インターフェースの構成は、接続しているプローブユニットによって提供される。ＤＰＵは、プローブユニットがＤＰＵ内へ差し込まれたとき、プローブユニットの必要条件を識別するためにユーザのいかなる介入も必要としない。インターフェースは、構成可能なデータインターフェースを提供し、さらに電力と光学入力インターフェースを供給してもよい。

可搬型ディスプレイ及び処理ユニット１と診断プローブユニット２は、ほぼ同じ質量にするように構成され、システムをユーザの首周りに便利に保持でき、器具の可搬性を強化することができる。この方式の運搬を実装しているユーザ３１の実施例を図３に示している。

診断プローブは、システムを様々な好適な診断機能に適応させる。この機能は、限定ではなく、音響機器、超音波スキャナ、耳鏡、検眼鏡、血液検査器具、内視鏡、心電図機器、皮膚病変検査器具、及びバイタルサイン検査器具にしうる。

ＤＰＵは、３２０×３２０ピクセル、６５ｋ色、ＰＤＡタイプのディスプレイか、８８０×２３０ピクセル、ディジタルカメラタイプのディスプレイなどの小型のカラーディスプレイ４を具える。ＤＰＵに合う十分に小さい様々なディスプレイを使用してもよい。

図２に示されるように、ＤＰＵ１は、医師又は他のユーザ２２の手に快適にフィットする大きさ及び形であり、診断プローブユニット２は、患者に他方の手で適用しやすいように構成されている。

様々なユーザ入力装置が設けられている。可搬型ディスプレイ及び処理ユニット１は、ほとんどの動作を制御可能なユーザ入力用のスクロールホイール５と、ボタン６とを具える。

図２に示すように、ＤＰＵ１が快適にユーザの手にあるとき、ユーザ入力装置５、６は、ユーザの親指又は指によって操作可能であり、診断プローブ２を保持して制御するよう第２の手は自由である。

さらなる実施例において、スクリーン４をタッチセンサ式スクリーンにして、ユーザはスタイラスを用いて入力するか用いずに入力できるようにしてもよい。無線のキーボード又は入力器具を使用できるようにＢｌｕｅｔｏｏｔｈインターフェースを設けてもよい。音声記録用に口述処理アプリケーションに連結したマイクロフォンを具えてもよい。

図４は、器具のさらなる実施例を示しており、様々なプラグを着脱可能なプローブユニットを具えている。ＤＰＵ４０及び診断プローブユニットシリーズ：音聴診センサ４２、超音波スキャナ４３、及び光学画像センサ４４が示されている。各診断プローブユニットは、ケーブル４５及びプラグ４１によって個々にＤＰＵに連結することができる。

ケーブル４５は、聴診プローブ４２に関するようにプローブユニットに恒久的に連結されるか、ケーブルは、超音波プローブ４３に示されるように各端部にプラグを具えてもよい。

複数のプローブユニットのうちの任意の一つに連結すると、ＤＰＵは、プローブユニットと通信するのに必要な通信プロトコルを提供するように、プローブユニットに対してインターフェースを自動的に再構成し、適切なディスプレイを提供するとともに連結されたプローブユニットの機能性のための特性を制御するソフトウェアを作動させる。

ＤＰＵとプローブユニットの間のインターフェースは、様々なプローブユニットをサポートすることができる。インターフェースは、システムの識別情報及び構成情報を読み取るＤＰＵとプローブユニットの間の常時接続を提供し、ＤＰＵが、常に確実に、インターフェースのプログラム可能論理回路を正しく構成できるようにする。電源を入れるか、プローブユニットの接続を開始すると、ＤＰＵは、ＰＬＤ構成の識別情報を読み取り、プローブユニットの識別情報を読み取りをしうる。これらが適合しない場合、ＤＰＵは、プローブユニットから新しい構成を読み取り、それをプログラム可能論理回路（ＰＬＤ）又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）へプログラムすることによって、それ自体がプローブユニットの条件を満たすように構成される。

インターフェースは、様々な物理層のインターフェース集積回路を具えるプログラム可能論理回路（ＰＬＤ）又はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）で実装することができる。本発明の実施例は、ＲＳ２３２、ＬＶＤＳ、ＵＳＢ１．１、及び光学接続を具えることができる。インターフェースの構成可能性によって、様々なプローブのための様々な仕様にインターフェースを構成することができる。例えば、音響プローブは、オーディオインターフェースレート（６４ｋｂｉｔ／ｓ乃至５Ｍｂｉｔ／ｓ）に適した単方向Ｉ２Ｓシリアルフォーマットを使用するためのインターフェースのデータ通信チャネルを構成してもよいが、超音波プローブは、高速のシリアルプロトコル（＞２０Ｍｂｉｔｓ／ｓ）を使用するためのデータチャネルを構成してもよい。

プログラム可能装置は、システムがマイクロプロセッサ固有のインターフェースを使用できるようにし、センサデータがマイクロプロセッサ処理ユニットからの介入なしにマイクロプロセッサ内部又は外部のメモリに直に書き込まれることを可能とし、電力消費を最小限とする。同様の構成可能なインターフェースは、ＯＴＧ ＵＳＢプロトコルを使用するパーソナルコンピュータなど非センサデバイスに接続するように構成できる。

耳鏡などの光学式器具は、光学インターフェースを用いて受信した光をカメラセンサに向けることができる。ＤＰＵにカメラセンサを具えることによって、耳鏡、検眼鏡、及び内視鏡などのいくつかの光学センサをサポートする際の、全体のシステム費用を少なくする。

器具の一実施例の技術的な部品の概略的な構成は、図５に示すようにすることができる。図示した構成は、ＤＰＵ部品のみの機能図を提供している。熟練のハードウェア設計者にとって、好適な実施例を多くの様々な電子装置の形態で実装できることは明らかである。

これらの形態は、一般的なマイクロコントローラ及びＤＳＰ／ＦＰＧＡ部品を含むか、フルカスタムのＡＳＩＣ設計が用いられてもよい。したがって、システムは、多くの個別の部品（オペアンプ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、ディジタル信号プロセッサ、メモリ、ディスプレイ、通信部材）から構成するか、少数のサポート部品を具える主として混合型特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）から構成することができる。ＡＳＩＣは、費用、電力消費、及び大きさに関し利点を提供しうる。

図５を参照すると、マイクロコントローラ５１及びディジタル信号プロセッサ５２が示されている。フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ５３は、プローブユニットに構成可能な論理インターフェースを提供する。これは、物理層のインターフェース部品５４に接続されている。光学インターフェース５５及び光学開口５７は光学センサ能力を有するプローブユニットへの直接的な光学接続のために提供される。

常時接続チャネル５６は、プローブユニットからＤＰＵへインターフェース構成データを通信する。

ユーザ入力ハードウェア５９が設けられており、キーパッド、スクロールホイール、押下ボタン、及びナビゲータボタンを任意に又は全て具える。また、ディスプレイ６０の形態で出力器具が設けられている。

マイクロコントローラ５１は、ユーザ入力及び出力を制御する。専用のＤＳＰ（又は複数のＤＳＰ）によってより早いディジタル信号処理を提供される。Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＯＭＡＰ、Ｉｎｔｅｌ ＰＣＡシリーズ、又はＭｏｔｏｒｏｌａ ｉＭＸＣなどの器具が、電力効率の良いマイクロコントローラとＤＳＰの両方を収容しており、使用に好適である。プログラムを実行するとともにファームウェアを保存するためのメモリが、不揮発性メモリ６１及び揮発性ＲＡＭ６２として設けられている。

器具は、電源を入れるかプローブユニットを接続すると、プローブユニットからプローブユニット特有のファームウェアを読み取る。プローブにファームウェアを保存していることによって、ユーザによって構成されなければならないＤＰＵを有さずに、どんな新しいプローブもＤＰＵによって動作可能となる。代替的に、ＤＰＵは、常時接続５６を使用してプローブ固有の識別情報を読み取り、構成及びファームウェアをインターネット接続から自動的にダウンロードできる。

リアルタイムクロック６３が時間を合わせるために設けられている。無線通信ユニット６４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ, ８０２．１１又は他の便利な標準器に構成してもよく、コンピュータネットワーク又はヘッドフォンなどローカルデバイスに通信を提供するために具えられている。

携帯電話通信６５を設けて、別の携帯電話のユーザに音声通信を提供するか、インターネット又は別のコンピュータネットワークにデータアクセスを提供できる。

また、ＵＳＢ２．０又はファイアワイヤ（ＩＥＥＥ１３９４）などの有線通信システムを具えても良い。これらの通信システムを使用することによって、ユーザは、パーソナルコンピュータ、ネットワークサーバ、又はメインフレームコンピュータで動作する医療記録データベースなど限定ではなく、記録された患者のデータを代替的なシステムに保存したり、ダウンロードしたりできる。

異なる実施例において、ＤＰＵインターフェースへのプローブユニットは、ＵＳＢ１．１、ＵＳＢ２．０、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、ＬＶＤＳ、ＲＳ２３２、光学式又は他の好適な物理インターフェースにしてもよい１又はそれ以上の物理インターフェースを使用可能である。

本発明の一実施例は、ユーザが不揮発性フラッシュメモリカードを挿入することができるＳｅｃｕｒｅ Ｄａｔａ（ＳＤ）スロットを組み込む。別の実施例は、ＤＰＵ内に小型のハードディスクを組み込むことができる。ユーザインターフェースは、器具によって得られた測定全てが、タイムスタンプ及び患者を識別する他のデータとともに不揮発性メモリに記録されるように操作可能である。

本発明の器具は、ユーザ／医師が、日常的に使用する広範囲な高性能の診断器具を利用できるようにするために、少数の追加的なプローブを具える単一の器具のみしか携えなくてよいという利点を提供する。

プローブユニットは、利用しやすくすることを利点とする様々な機能性を具えることができ、それは、電子装置あるいは光学又は音響手段によって提供可能である。

１又はそれ以上の音響センサを具えるプローブユニットの一実施例は、電子聴診器又は聴診機能を提供することができる。音響出力は、被封入スピーカ；ワイヤで連結された一組のヘッドフォン；又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈあるいは任意の他の便利な手段などの無線プロトコルを介して連結された一組のヘッドフォンによるＤＰＵによって提供される。また、音信号は、濾過包絡線検出プロット、スペクトル色プロット、又は周波数プロットのいずれか、あるいは音信号に適用される信号処理の任意の他の所望される結果とともにＤＰＵディスプレイを介して視覚表示出力に処理されることができる。

また、ＤＰＵは、受信音信号を分析して自動診断するか、少なくとも診断の補助を提供するソフトウェアを具えて構成することができる。例えば、システムは、ＤＳＰが、入力信号を処理して心雑音及び異常な心音など既知の心臓状態と一致する情報を検索する心音診断用に構成することができる。

ＤＰＵのアーキテクチャによって、使用時のＤＰＵファームウェアへの変更によって様々なアルゴリズムを展開し実装できるようにする。これは、ネットワークからＤＰＵへ個別のダウンロードによるか、ファームウェアのアップグレードがプローブユニットによって提供されてもよい。

一実施例において、ＤＰＵは、医師の聴力損失を補償すべくユーザ制御の較正手順のためのアルゴリズムを実装する。較正処理の結果は、ユーザの聴力プロファイルのマップとして得られる。一般に、聴力用のユーザのダイナミックレンジは、様々な周波数に合わせて変わりうる。ＤＰＵは、音信号の周波数依存性の増大を利用することによって、ユーザの聴力の可変ダイナミックレンジを補償することができる。

パルスを検出可能とするように圧力センサを音響プローブユニット内に具えることができる。濾過圧力センサは、オーディオノイズ信号を調整することによって音響出力信号に変換される。患者の手足のパルスを検出して、動脈閉塞の可能性を診断することができる。別の方法は、音響入力信号を使用するとともに、特有のパルス形状に由来する小波を用いて、信号を処理する方法である。

また、圧力センサを用いて、従来の聴診器の音を再現することができる。伝統的な聴診器（Ｌｉｔｔｍａｎシリーズなど）は、特有の周波数応答を有することが知られている。米国特許第６０２６１７０号、米国特許第６１３４３３１号は、伝統的な聴診器の周波数応答を再現する電子装置手段の使用を開示している。しかしながら、いくつかの聴診器、例えば、一般的に使用されているＬｉｔｔｍａｎ聴診器における周波数応答は、聴診器のユーザによって加えられる下方への圧力によって変化する。

音響プローブユニットの一実施例は、トランスデューサに取り付けられた物理的圧力センサを使用して、ユーザによって加えられる下方への圧力を検出し、所望の聴診器の応答を再現するために応答をディジタル方式で調節することによって、この制限を克服することができる。

皮下構造を検出するために、医師は、通常、打診法を用いる。音響プローブユニットの一実施例は自動打診装置を提供し、音響スピーカがインパルスを送って、マイクロフォンが共鳴信号を捕捉する。共鳴信号はディジタル信号に変換されてＤＰＵに送信され、ここで生成されたパルスに対応する信号が取り出される。この信号は濾過され、音響に変換される前に出力スピーカ又はヘッドフォンによって増幅される。スペクトル応答は、ディスプレイに描くようにできる。共鳴音によって、プローブ下の皮下構造の徴候が医師に提供される。

測定装置を包含することによって打診法の使用を改良することができる。測定装置を打診槌に連結させて、イメージされる構造の大きさを記録するために使用することができる。ユーザは、打診槌法によって構造の境界を定め、ボタンを押して（又は音声コマンドなどいくつかの他の手段）測定を開始する。次いで、ユーザは、イメージされる構造の他の境界を定めてボタンを解放して別のボタンを押すか、別の音声コマンドを発する。器具は、２つの境界間の距離を記録して表示する。加速時計、回転エンコーダ、又は位置を測定するのに好適な任意の他の方法を含む多くの技術を距離の算出のために使用できる。

画像取込プローブユニットを使用して、直接又はカメラによって、ユーザが関心のある特徴を視覚できるようにする様々な単能機の機能性を提供してもよい。この機器の例は、耳用の耳鏡機器、目用の検眼鏡、のど用の喉頭鏡、体内を撮像するための内視鏡機器などである。

このようなプローブユニットは、部位の画像を検出して光ファイバーケーブルによってＤＰＵへ画像を伝送するか、プローブにおける画像を検出してインターフェースによって提供されるデータ接続で画像データを送るか、いずれかの手段を設ける。

耳鏡形態の画像プローブユニットの一実施例が図６に示されている。白色発光ダイオードの形態の光源６０１を示している。光源空洞６０２は、光を関心のある領域に向ける。レンズシステム６０３が反射光を光ファイバ６０４へ集束させる。光ファイバは、インターフェースケーブル６０５によって光をＤＰＵ（図示せず）へ伝える。インターフェース電子機器６０６が、プローブユニットとＤＰＵの間の通信を可能にするために設けられている。

電子焦点制御６０８は、ＤＰＵからの焦点制御又はプローブユニットにおける電子装置による自動焦点を可能にする。また、手動焦点制御６０７が設けられている。

一般的な画像取込プローブユニットのブロック図が、図７に示されている。本実施例において、低速・低出力の常時データ接続７０２及び診断センサデータをＤＰＵへ送ることが必要なときだけ動作する高速データ接続７０３にＤＰＵ（図示せず）への接続を提供するインターフェースコネクタ７０１を具える。

マイクロコントローラ７０４を具えており、これは、機器を制御するファームウェアを動作させ、ユーザが制御可能なプローブユニット機能を制御するためにＤＰＵのユーザへコントロールインターフェースを提供する。

光源を提供するＬＥＤアレイ７０５を具える。これは、レンズシステム７０６及びライトパイプ７０７によって視覚化されるべき範囲７０８に方向付けられる。視覚化されるべき範囲から反射した光は、レンズ及びレンズ制御システム７０９によって収集される。レンズ制御システムは、画像センサ７１０に光を集束させるためにマイクロコントローラによって制御される。この集束は、レンズ、センサ、あるいは両方の移動を必要としており、モータ、機械的手段、又はＭＥＭＳを使用して達成することができる。この集束制御は、ＤＰＵから自動又はユーザによって制御されるか、プローブユニットで局部的にユーザによって制御されるようにしてもよい。

画像センサは、光の像を高速データ接続７０３によってＤＰＵへ伝達されるデータストリームへ変換する。

プローブユニットのさらなる実施例が、図８にブロック図として示されている。このプローブユニットは、システムが超音波スキャナ機能を提供することを可能にする。プローブユニットは、超音波信号を生成して送信し、取込む回路を具えている。

トランスデューサ８０１を具えており、これは、送信電子装置８０２からの電気的な励起に対応して、対象の身体の関心のある領域へ超音波エネルギーを伝達し、対象の身体からエコーを受けるように構成されており、エコーは、受信電子装置８０３によって電気的データに変換される。

身体部分を画像化するために、超音波ビームがスキャン領域上で掃引されなければならない。これは、物理的にトランスデューサを動かすビーム方向制御装置８０４によって達成される。これは、ステッパモータ又は他の便利な機械装置の形態にしてもよい。代替的な実施例において、トランスデューサをトランスデューサ部品の配列にしてもよく、スキャンビームは、送信電子装置によるトランスデューサ部品の選択的な活動化によって電子的に形成してもよい。

受信電子装置からのデータストリームが、高速データリンク８０５によって物理コネクタ８０６を介してＤＰＵ（図示せず）へ伝送される。この高速データリンクは、ＤＰＵへデータを伝送する必要があるときのみ動作する。

プローブユニットは、マイクロコントローラ８０７によって制御される。また、マイクロコントローラは、ＤＰＵとの通信用に常時データリンク８０８を維持する。このデータリンクにより、プローブユニットが、少ない電力を用いてＤＰＵと通信し、ＤＰＵにプローブユニットとの通信用に適切なパラメータでの高速接続を構成させることができる。

ＤＰＵは、従来技術によって利用可能ないくつかの手段を使用して、超音波を処理するように構成できる。超音波は、グレイスケールに変換してローカルディスプレイに表示するか、ドップラー用の処理をして抽出し、音響出力の一つに送るか、ドップラー及びグレイスケールディスプレイに重ねるカラーディスプレイ用に処理することができる。

ＭＥＭＳ式の超音波プローブの利用化は、同じプローブ内に様々な種類のトランスデューサを組み込むことによってプローブの有用性を増大させる。リニアプローブは、高周波数で動作するよう構成されたトランスデューサを使用しており、表面を画像化するのに好適である。これによって、プローブをカニューレ挿入の補助として使用可能になる。同じ器具において、フェイズドアレイプローブは、低周波数のトランスデューサを使用し、より深く画像化することを好適にしうる。

プローブユニットの他の実施例が、システムに更なる機能性を提供できるように使用されてもよい。

プローブユニットは、分析器具又は色に対する感度が高い皮膚用パッチにインターフェースで連結するレーザスキャナを具えても良い。

プローブユニットは、超音波音響(sonoporous)機能を具えてもよく、これによって、超音波が患者の皮膚へ送られ、これによって流体伝達チャネルを開く。

プローブユニットは、分光計、バイオチップ、又は血液検査機能を提供する他の電子手段を具えても良い。

プローブユニットは、脳波図（ＥＥＧ）機能を提供するために、神経インパルスに関連する電子活動性を分析する器具を具えても良い。

プローブユニットは、皮膚の病変を分析するために用いる皮膚スコープ（dermatoscope）機能をシステムに提供できる装置を具えても良い。

プローブユニットは、血圧、脈拍、酸素飽和など様々なバイタルサインを測定する機能を提供できる装置を具えてもよい。

診断機能のみか、組み合わせて、プローブユニットは、流体の除去や耳あかを除去する器具などの治療装置を具えても良い。

プローブユニットは、有用な診断又は治療機能を提供できる回路を具えてもよい。

本発明は、最も実際的で好ましい実施例であると考慮されるものをここに開示しているが、ここに開示した詳細に限定されずに発明の範囲内で発展させることが可能であり、均等な器具及び装置を任意に全て包含するようにクレームに一致さえるように発展されることを理解されたい。

Claims (41)

1. 可搬型の医療診断器具において、
   ディスプレイ及び処理ユニットと；
   医療診断データを作成するよう構成された少なくとも１のプローブユニットと；
   それぞれが異なる医療診断機能を具え、通常、前記ディスプレイ及び処理ユニットと通信するために、実装される異なる通信及び制御プロトコルを必要とする、複数の前記プローブユニットのうちの選択された一つを前記ディスプレイ及び処理ユニットに接続するよう構成されたインターフェースと；
   を具え、
   前記インターフェースは、使用中、当該インターフェースを構成するためのユーザの動作なしに、前記選択されたプローブユニットが前記ディスプレイ及び処理ユニットに接続できるよう構成可能であり；
   前記ディスプレイ及び処理ユニットは、前記接続されたプローブユニットから前記診断データを受信し、前記診断データの特性に適した方法で前記データを処理し、分析し、表示するように構成されることを特徴とする器具。
2. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、前記プローブユニットとほぼ同じ大きさ及び重さであり；
   前記インターフェースの物理層が、ユーザの首周りに前記器具を配置する手段を提供するのに十分な長さの伝送ケーブルを具えることを特徴とする器具。
3. 請求項１に記載の器具において、前記インターフェースが、前記診断データを前記プローブユニットから前記ディスプレイ及び処理ユニットへ伝送する少なくとも１の診断データ接続を具えており、当該データ接続が、データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルのうちの少なくとも一方が使用時に設定されることができるように構成されていることを特徴とする器具。
4. 請求項３に記載の器具において、前記インターフェースがさらに、前記プローブユニットが接続されたときに前記診断データ接続が設定されることができるように、前記プローブユニットから前記ディスプレイ及び処理ユニットへの前記診断データ接続に必要な前記データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルに関する情報を通信するように構成された固定の速度及びプロトコルの制御データ接続を具えることを特徴とする器具。
5. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、画像センサを具えることを特徴とする器具。
6. 請求項５に記載の器具において、前記インターフェースがさらに、プローブユニットから前記ディスプレイ及び処理ユニットに設けられた前記画像センサへ視覚映像を伝送するように構成された光ファイバー接続を具えることを特徴とする器具。
7. 請求項５に記載の器具において、前記画像センサが、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサであることを特徴とする器具。
8. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、ディスプレイスクリーンを具えることを特徴とする器具。
9. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、ユーザ入力用に構成されたボタン配列を具えることを特徴とする器具。
10. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、ユーザ入力用に構成された少なくとも一の押下ボタンを有するフライホイール又はタッチパッド機構を具えることを特徴とする器具。
11. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、マイクロフォン及びスピーカを具えることを特徴とする器具。
12. 請求項１に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、ローカルエリアネットワークに接続するための無線通信装置を具えることを特徴とする器具。
13. ディスプレイ及び処理ユニットとともに使用するための診断機能を有するプローブユニットにおいて、医療診断データを収集するように構成されたセンサと、前記プローブユニットをディスプレイ及び処理ユニットに取り外し可能に接続するよう構成されたインターフェースであって、前記ディスプレイ及び処理ユニットと通信するのに適合された固定速度及びプロトコルの第１のデータ接続を具えるインターフェースと、前記ディスプレイ及び処理ユニットへの前記プローブユニット及びその診断機能を識別するために、前記ディスプレイ及び処理ユニットに通信されるように構成されたデータを保存するデータ保存装置とを具えることを特徴とするプローブユニット。
14. 請求項１３に記載のプローブユニットにおいて、前記インターフェースがさらに、前記診断データを前記プローブユニットから前記ディスプレイ及び処理ユニットへ伝送する少なくとも１の診断データ接続を具えており、当該データ接続が、データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルのうちの少なくとも一方が使用時に設定されることができるように構成されていることを特徴とするプローブユニット。
15. 請求項１４に記載のプローブユニットにおいて、前記第１のデータ接続が、前記プローブユニットが接続されたときに前記診断データ接続が設定されることができるように、前記プローブユニットから前記ディスプレイ及び処理ユニットへの前記診断データ接続に必要な前記データ伝送速度及びデータ伝送プロトコルに関する情報を通信するように構成された固定の速度及びプロトコルの制御データ接続であることを特徴とするプローブユニット。
16. 請求項１４に記載のプローブユニットにおいて、前記センサが音響入力センサであることを特徴とするプローブユニット。
17. 請求項１６に記載のプローブユニットにおいて、前記プローブユニットがさらに、表面圧力センサを具えることを特徴とするプローブユニット。
18. 請求項１７に記載のプローブユニットにおいて、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、前記表面圧力センサからのデータを処理するとともに、多数の伝統的な空気式聴診器のうちの任意の一つの応答に整合させるように前記音響入力センサから受ける音を調整するようう構成されたファームウェアを具えることを特徴とするプローブユニット。
19. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、音響入力センサ及び音響出力器具を具え、前記ディスプレイ及び処理ユニットは、前記音響出力器具が音インパルスの生成を開始するよう構成され、得られた信号を前記音響入力センサが受けることを特徴とする器具。
20. 請求項１９に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、インパルス出力を除去するとともに、信号を濾過し、信号を増幅させ、信号を音響出力へ伝送するように前記得られる信号を処理することを特徴とする器具。
21. 請求項２０に記載の器具において、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、前記信号を周波数領域へ変換し、前記出力を前記ディスプレイ及び処理ユニットのディスプレイに表示することを特徴とする器具。
22. 請求項１９又は２０に記載の器具において、前記プローブユニットがさらに、前記プローブのセンサの位置に関する位置データを前記ディスプレイ及び処理ユニットへ送るよう構成された位置測定センサを具え、前記ディスプレイ及び処理ユニットが、距離対周波数を描くスペクトル表示を作り出すために前記位置データ及び前記得られる信号を処理するように構成されていることを特徴とする器具。
23. 請求項２２に記載のプローブにおいて、前記測定センサが加速度計であることを特徴とするプローブ。
24. 請求項２３に記載のプローブにおいて、前記加速度計がＭＥＭＳ式加速度計であることを特徴とするプローブ。
25. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、光像を受けて、この像をデータストリームに変換するように構成された画像センサを具え、前記データストリームは、前記ディスプレイ及び処理ユニットに通信されることを特徴とする器具。
26. 請求項６又は請求項２５に記載の器具において、前記プローブユニットが、光発生手段と；レンズ焦点システムと；光ファイバーと；ハウジングとを具えることを特徴とする器具。
27. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングが耳鏡形態であることを特徴とする器具。
28. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングが検眼鏡形態であることを特徴とする器具。
29. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングが咽頭鏡形態であることを特徴とする器具。
30. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングが鼻咽腔(naso-pharynx)形態であることを特徴とする器具。
31. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングがＳ状結腸鏡形態であることを特徴とする器具。
32. 請求項２６に記載の器具において、前記ハウジングが結腸鏡形態であることを特徴とする器具。
33. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、少なくとも一の超音波送信及び受信トランスデューサを具えることを特徴とする器具。
34. 請求項３３に記載の器具において、前記トランスデューサが、前記トランスデューサを移動させるための装置に連結されていることを特徴とする器具。
35. 請求項３４に記載の器具において、前記トランスデューサを移動させるための装置が、ステッパモータであることを特徴とする器具。
36. 請求項３３に記載の器具において、前記トランスデューサが、トランスデューサ配列であり、さらに、選択されたスキャンパターンを実行すべく前記トランスデューサの配列部品を選択的に動作させるように構成された電子ビームステアリング装置を具えることを特徴とする器具。
37. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、レーザスキャン測定を前記ディスプレイ及び処理ユニットに提供するようにレーザスキャナを具えることを特徴とする器具。
38. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、皮膚構造に血液路を開くための超音波ジェネレータを具えることを特徴とする器具。
39. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、流体試料のスペクトル情報を収集し、スペクトル情報を処理するために前記ディスプレイ及び処理ユニットに伝送する分光計を具えることを特徴とする器具。
40. 請求項１に記載の器具において、前記プローブユニットが、流体試料を採取するバイオチップであって、バイオチップのデータをさらなる処理を行うために前記ディスプレイ及び処理ユニットに伝送するバイオチップを具えることを特徴とする器具。
41. 任意の一又はそれ以上の添付図面を参照して説明した明細書と実質的に同じである可搬型の医療診断器具。

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